Общая часть

1 Краткая характеристика естественноисторических условий Учебно-опытного лесхоза

1.1 Местонахождение и структура лесхоза

Учебно-опытный лесхоз – неотъемлемая часть одного из наиболее известных высших учебных заведений – Брянской государственной инженерно-технологической академии. Лесхоз расположен в восточной части Брянской области, вблизи города Брянска, на территории Брянского административного района.

Лесхоз состоит из трех лесничеств: Опытного, Крыловского и Карачижского. Общая площадь лесхоза составляет 10073 га.

1.2 Природно-климатические условия

Климат района умеренно-континентальный, с умеренно-холодной зимой и умеренно-теплым летом.

Леса учебно-опытного лесхоза расположены в зоне обильного выпадения осадков. Наибольшее количество осадков выпадает в мае – августе. В эти же месяцы бывает и максимум температуры воздуха. Период интенсивного испарения выпадает также на это время. Осадки, выпадающие летом, носят иногда ливневый характер.

Средняя продолжительность зимы составляет 148 дней. Средняя дата начала зимы 12 ноября, средняя дата окончания 12 апреля. Средняя температура зимнего периода –5,2 ^оС; за зиму выпадает около 25 % годовой суммы осадков. Зимний сезон в лесхозе достаточно благоприятен для растительности.

Средняя дата наступления вегетационного периода – 12 апреля, средняя продолжительность – 185 дней с колебаниями от 160 до 205 дней. Средняя дата окончания 14 октября. Средняя температура воздуха 13 – 15 ^оС. Климат района расположения учебно-опытного лесхоза характеризуется преобладанием летних осадков и сравнительно невысокой континентальностью. Отсутствие сильных морозов зимой и чрезмерной жары летом при вполне достаточной сумме осадков за вегетационный период благоприятствует произрастанию древесной растительности. Основным свойством климата является циклонический ход погоды, сказывающийся на протяжении всего года и вызывающий периодическую смену волн холода и тепла.

Учебно-опытный лесхоз расположен в широкой многотеррасной долине реки Десны ее притоков, занимая водораздел, приводораздельный склон, террасы и поймы рек Десны, Болвы и Снежети. Коренными породами здесь являются отложения мезойской группы меловой системы, представленной верхним и нижним отделами. Коренные породы на большей площади лесхоза прикрыты пологом различной мощности флювиогляциальных, древнеаллювиальных и аллювиальных отложений, на которых формируются современные почвы. Почвенные обследования территории лесхоза выявили большое количество почвенных разностей. Коренной породой на них является сосна, произрастающая здесь по I классу бонитета.

В природном отношении Брянская область представляет довольно сложную территорию. На ней расположен сток ландшафтно-географических районов.

Юго-восток области – это северо-восточная окраина Орловско-Харьковского лесостепного подрайона, а западная – представляет собой часть восточной окраины Белорусского Полесья

Основными типами лесорастительных условий в лесхозе являются В3, С2, С3.

В гидрологическом отношении территория учебно-опытного лесхоза относится к бассейну реки Десны. Наиболее крупными реками района являются Болва и Снежеть – левые притоки Десны.

Гидрологическая сеть района расположения лесхоза представлена также временными водотоками, сток по которым имеет место только весной в период снеготаяния или летом после интенсивных ливневых дождей. Все реки по своему режиму являются типичными представителями равнинных рек. Основной их особенностью является высокое весеннее половодье, сравнительно низкая летняя межень с незначительными подъемами уровня от дождей. Значительные дождевые паводки – явление редкое. В зимний период колебания уровня воды превышает колебания летних межевых уровней. Зимние подъемы и паводки вызываются оттепелями, особенно во второй половине зимы.

Природно-климатические условия района благоприятны для произрастания древесно-кустарниковой растительности.

1.3 Характеристика лесного фонда

Район расположения учебно-опытного лесхоза характеризуется достаточно высокой лесистостью – около 51%. Леса учебно-опытного лесхоза относятся к лесам первой группы. В соответствии с “Основами лесного законодательства Российской Федерации“, 1993 г., “Лесным кодексом РФ”, в зависимости от выполняемых функций, леса Учебно-опытного лесхоза подразделяются на следующие категории защищенности:

а) леса, выполняющие преимущественно защитные функции: защитные полосы лесов вдоль железных дорог;

б) леса, выполняющие преимущественно санитарно-гигиенические и оздоровительные функции: леса зелёной зоны.

Каждая хозяйственная секция ориентируется на выращивание определенной целевой древесной породы в соответствующих лесорастительных условиях путем осуществления на зонально-типологической основе системы мероприятий, направленных на получение к возрасту главной рубки максимального запаса древесины, наиболее эффективное выполнение полезных функций леса.

Покрытые лесом земли составляют 91,8% от общей площади лесного фонда лесхоза, в том числе лесные культуры 14%. Несомкнувшиеся лесные культуры 120 га, что составляет 1,2% общей площади лесного фонда.

Нелесные земли представлены, в основном, дорогами, просеками и прочими землями. Сельхозугодья используются для удовлетворения нужд работников лесхоза и местного населения. Распределение лесного фонда по категориям земель представлено в таблице 1.

Таблица 1 - Распределение лесного фонда по категориям земель

Категории земель	Площадь по данным настоящего лесоуст­ройства,1993 г., га
1 Общая площадь лесного фонда	10073 (100%)
2 Лесные земли 2.1 Покрытые лесом 2.2 Лесные питомники и планта­ции 2.3 Редины естественные 2.4 Не покрытые лесом 2.4.1вырубки 2.4.2прогалины, пустыри	9434 (93,7%) 9242 (91,8%) 27 (0,3%) - 45 (0,4%) 34 (0,3%) 11 (0,1%)
3 Нелесные земли 3.1пашни 3.2 сенокосы 3.3 пастбища 3.4 воды 3.5 сады 3.6 дороги и просеки 3.7 усадьбы 3.8 болота 3.9 прочие земли	639 (6,3%) 15 (0,1%) 178 (1,8%) 15 (0,1%) 15 (0,1%) 3 ( - ) 170 (1,7%) 40 (0,5%) 50 (0,5%) 144 (1,5%)

Преобладающими в лесхозе являются хвойные насаждения, занимающие 52% покрытой лесом площади. Твердолиственные насаждения занимают 7,7%, а мягколиственные 40,2% лесопокрытой площади. При этом на долю сосновых насаждений приходится 36,8%, березовых насаждений – 18,1%, еловых насаждений – 15,1%, дубовых – 6,9%, осиновых – 7,8%, черноольховых – 14,1%.

Преобладающими являются средневозрастные насаждения, занимающие 45,6% площади покрытых лесом земель. Спелые насаждения занимают 27,3% площади, а на долю молодняков приходится 13,6% площади.

За последние 10 лет по лесхозу произошло увеличение покрытой лесом площади на 1,7% и общего запаса на 17,2%. Площадь молодняков сократилась на 11,1%, а их общий запас уменьшился на 19,6% . Породный состав насаждений изменяется в последнее время незначительно. Площадь хвойных и твердолиственных насаждений имеет стабильный характер. Запас же имеет тенденцию к некоторому увеличению.

Наиболее распространенными классами возраста насаждений являются V-VI классы возраста; такие насаждения составляют 30,7% покрытой лесом площади. По хвойным насаждениям преобладающим классом возраста является третий – 25,0%, в том числе, по сосне 33,1%. По дубу высокоствольному преобладающим классом возраста является VIII – 38,9%. В мягколиственных насаждениях преобладает VI класс возраста. В результате длительного хозяйственного воздействия на леса произошло неравномерное распределение насаждений по классам возраста во всех категориях лесов учебно-опытного лесхоза.

Средний класс бонитета насаждений составляет 1,2. Это характеризует высокую продуктивность покрытых лесом земель. Насаждения I класса бонитета занимают 72% покрытой лесом площади. Средний бонитет сосновых насаждений составляет 1,2; еловых насаждений – 1,1; дуба высокоствольного 1,9.

В лесхозе преобладают насаждения с полнотой 0,7 – 0,8 (60,9%). Низко полнотные насаждения (0,3 – 0,5) занимают 11,1% площади. Средняя полнота насаждений составляет 0,7.

Преобладающие на территории лесхоза группы леса (сложная – 32,8%, кисличная – 20,3% площади) характеризуются достаточно богатыми условиями для создания высокопродуктивных насаждений, в частности таких как культуры сосны, ели, дуба.

Типам лесорастительных условий в лесхозе не соответствует 1807 га покрытых лесом земель, занятых в основном сосной, елью, березой и ольхой черной.

Насаждения в наиболее распространенных типах леса обеспечены подростом ценных пород под пологом леса в среднем на 79,8%. Процесс естественного возобновления леса на вырубках начинается с пятилетнего возраста и заканчивается к двадцати годам, когда насаждение формируется по составу. Поэтому основным видом лесовосстановления в лесхозе для избежания нежелательной смены пород является производство лесных культур и частично содействие естественному возобновлению путем сохранения подроста на лесосеках.

Санитарно-экологическое состояние лесов учебно-опытного лесхоза удовлетворительное. Основная причина ослабления лесов – подтопление насаждений в результате изменения гидрорежима из-за строительства автодорог. Кроме того насаждения испытывают негативное воздействие деятельности промышленных предприятий.

1.4 Экономическая характеристика района

Из хозяйственных предприятий на территории района работают Журиничский и Брянский лесопарковый лесхозы. Леса в ведении Брянского управления лесами составляют 65,2% площади древесного фонда района. Леса сельскохозяйственных образований занимают 11,5% площади. Остальная площадь лесов находится во владении других организаций.

Брянский район относится к районам достаточно обеспеченным древесиной. Годовая потребность района в древесине составляет 125,5 тыс. куб. м. В Брянске имеется немало предприятий и организаций нуждающихся в древесине различных пород. Основные потребители древесины – лесозаготовительные предприятия (60% потребления) и местные потребители, а также потребители древесины из малолесных областей (Курской и Белгородской).

В отношении путей транспорта учебно-опытный лесхоз находится в удовлетворительных условиях. Железнодорожные магистрали пересекают оба его массива. Опытное лесничество пересекает дорога Орел-Витебск, Карачижское и Крыловское лесничества – Брянск-Вязьма. По территории Опытного лесничества проходят автодороги общегосударственного значения Москва-Киев, Орел-Витебск. Основная масса древесины вывозится в Брянск по шоссе. Самое большое расстояние от шоссе самых удаленных кварталов 3,5 - 4 км. Протяженность асфальтированных дорог лесничества составляет 18 км.

.

Специальная часть

2 Состояние автоматизации отрасли садово-паркового и ландшафтного строительства

Современное программное обеспечение, используемое в ландшафтном проектировании, должно отвечать ряду требованиям ландшафтных дизайнеров:

1. программа должна иметь возможность создания как простых, малых по площади, так и сложных, больших по площади объектов;

2. иметь достаточно большие библиотеки растений либо совместимость с базами данных других программ, где эти библиотеки достаточно обширные;

3. иметь достаточно большую базу данных по малым архитектурным формам либо возможность их дизайна и моделирования внутри программы;

4. иметь красивую, приятную для глаза «картинку»;

5. иметь возможность моделирования рельефа;

6. иметь возможность создания водоемов произвольной и правильной геометрической формы.

Программы Наш Сад 6.0 Омега и Сад и Огород 3Д v 3.5 в основном отвечают этим требованиям и поэтому наиболее часто используются в ландшафтном проектировании.

Наш Сад 6.0 Омега

Удобный и функциональный инструмент ландшафтного дизайнера, с большими библиотеками объектов и возможностью добавления пользовательских текстур, позволяющий создавать сложные ландшафтные проекты.

Энциклопедия содержит подробную информацию о более чем 7700 декоративных растений с возможностью отбора (фильтрации) растений по 25 параметрам, в том числе почва, время цветения, размеры, зона и место произрастания, скорость разрастания, срок жизни, пересадки и т.д. Каждое растение энциклопедии имеет одно или несколько изображений, как самого растения, так и различных его частей. Ассортимент растений, представленных в программе сформирован с учетом климатических зон России и стран ближнего зарубежья и возможностью их свободного приобретения в магазинах.

Фоторедактор предоставляет разнообразные возможности для создания плана на основе цифровых фотографий. Возможно использование в качестве подложки «бумажного» плана, сделанного от руки, для сокращения времени проектирования. Позволяет добавить в среду создаваемого плана фотографии реальных объектов, например фонтанов, беседок, зданий, различных покрытий и т.д., для создания эффекта полной реалистичности. Можно разместить на переднем плане имеющейся фотографии участка любые объекты из библиотек программы: дорожек, заборов, беседок, декоративных элементов или растений для быстрого создания предварительного проекта.

Можно спроектировать реальный садовый участок или фрагмент местности с линейными размерами до 500 метров, задать рельеф, разместить на плане здания и сооружения, проложить дорожки и водоемы, расставить декоративные элементы и посадить растения или живую изгородь, указать расстояния до объектов. Созданный план легко корректируется, его можно смотреть в 3-х мерном изображении с любой точки просмотра в любой месяц года. Задав год просмотра, можно оценить правильность посадки растений, увидев их разрастание через несколько лет.

3Д вид. Представление плана в 3Д. Мы можем выбрать нужный ракурс, установив камеру. Возможно перемещение с помощью мыши и клавиш управления курсором.

Ландшафт. Предназначено для моделирования ландшафта. Можно поднимать, опускать, наклонять строения или дорожки.

Уход за растениями. Подробные годовые таблицы агротехнических операций по уходу за уличными и комнатными растениями, а также по борьбе с сорняками. Многие операции ухода иллюстрированы, поясняющими их анимациями. Небольшая справочная энциклопедия болезней растений, позволяет быстро идентифицировать болезнь или вредителя по симптомам, проявляющимся на различных частях растения, а также дает исчерпывающую информацию о возможных болезнях растения.

Достоинством программы является вероятность сделать объект площадью до 25 га, но это сомнительно.

К недостаткам относится отсутствие возможности добавление чего-нибудь в библиотеки.

Сад и Огород 3Д v 3.5 (Амбер, ЗАО ДиКомп, 2001 г.)

Разработчики: Дм. Пашков, А. Семерня, В. Власов, К. Семенов, Е. Шерман, Ю. Хазина, Н. Машинская, А. Грачев, Р.Карнисова, В. Джанаева, С. Герасимов, С. Титов, Г. Порубиновская и др.

Простая и недорогая программа для домашнего использования. Небольшое количество растений в Энциклопедии и минимальный набор элементов в библиотеках. Позволяет создавать не сложные ландшафтные проекты.

Энциклопедия содержит подробную информацию об около 500 декоративных растениях с возможностью отбора (фильтрации) растений по 15 параметрам, в том числе почва, время цветения, размеры, зона и место произрастания, скорость разрастания, срок жизни, пересадки и т.д. Каждое растение энциклопедии имеет одно или несколько изображений, как самого растения, так и различных его частей. Ассортимент растений, представленных в программе сформирован с учетом климатических зон России и стран ближнего зарубежья и возможностью их свободного приобретения в магазинах.

По другим характеристикам схожа с программой Наш Сад 6.0 Омега.

К достоинствам относится простой и интуитивно понятный интерфейс, красивая графика.

Недостатками является следующее: сложно моделировать рельеф, небольшой ассортимент растений, мало малых архитектурных форм, нельзя создать большой объект, требует видеокарту с 16MB текстурной памяти, драйвер с поддержкой OpenGL, т.к. без него 3D-вид не показывает.

Расчетная часть

3.1 Моделирование хода роста древостоя элемента леса (Michxod)

3.1.1 Краткие теоретические сведения

Таблицы хода роста имеют большое значение для лесохозяйственной деятельности и служат основой многим расчетам в лесоустройстве в лесном хозяйстве и прогнозировании при научных исследованиях.

Таблицы хода роста по назначению делятся на несколько групп:

1. таблицы хода роста нормальных насаждений,

2. таблицы хода роста модальных насаждений,

3. таблицы хода роста оптимальных насаждений,

4. таблицы хода роста с различной густотой и суммой площадей сечений.

Таблицы предназначены:

1. для характеристики роста и развития древостоя с возрастом,

2. для установления спелостей леса и обоснования возрастов рубок,

3. для проектирования лесохозяйственных мероприятий,

4. для составления таксационно-справочных нормативов и для решения ряда других задач.

Закономерности изменения таксационных показателей древостоя описываются различными математическими функциями. Функции должны отвечать ряду требований:

1. График должен проходить через начало координат ƒ(А) = 0 при А = 0.

2. Функция роста должна быть возрастающей ƒ′ (А) ≥ 0 при А = 0.

3. Предел функции при неограниченном возрастании аргумента должна стремиться к асимптоте lim ƒ(А) = max F → ∞.

4. График текущего прироста должен исходить из начала координат ƒ′ (А) = 0 при А = 0.

5. Функция роста должна иметь точку перегиба ƒ′′ (А) = 0 при А > 0.

Одной из таких оптимальных функций, которая отвечает предъявляемым требованиям, является функция А.Мичерлиха:

Т_мод = T_max*(1-e ^-А*С₁) ^С₂ ,

где Т_мод – моделируемый таксационный показатель,

T_max - асимптотическое значение таксационного показателя для данного естественного ряда развития древостоя,

А – возраст,

е – основание натурального логарифма,

С₁ – параметр роста,

С₂ – параметр формы кривой.

Кривая роста имеет S–образный вид при С₂ >1 с точкой перегиба А_min=С₂ /С₁.

Эта функция отвечает предъявляемым требованиям и может использоваться для описания закономерностей хода роста как отдельного дерева так и древостоя в целом.

3.1.2 Задание на выполнение работы и результаты обработки данных

Исходными данными являются показатели, полученные на пробных площадях или другими известными таксации способами. Исходные данные предварительно анализируются, при необходимости пробные площади приводятся к одному естественному ряду. Исходные данные приведены в таблице1.

Таблица 1 - Исходные данные для моделирования роста древостоев

Возраст, лет	Средняя высота, м	Средний диаметр, см	Сумма площадей сечений, м2/га	Запас, м3/га	Текущий прирост, м3/га
18	8,9	8,7	22,4	126	7,7
28	13,3	12,9	31,0	224	9,8
36	17,9	16,7	37,2	322	9,8
45	20,5	20,7	41,3	412	9,0
54	23,4	24,3	43,0	485	7,3
63	25,4	27,5	44,3	545	5,9
72	27,1	30,3	45,5	597	5,2
81	28,5	32,8	46,5	640	4,3

Объект Сосна – Б1аН.

Число наблюдений 8. Шаг прогноза 5лет.

Расчетные данные и результаты построения таблиц приведены в приложении 1,2,3,4,5.

При построении таблиц мы применяли программу Michxod.

На рабочем столе находим ярлык Michxod и открываем программу. Появляется окно программы. В командной строке выбираем Файл → Создать. Появляется рабочее окно, в котором мы вводим наше название объекта, число наблюдений 8, шаг прогноза 5 лет. В таблицу вводим значения: возраст, средняя высота, средний диаметр, сумма площадей сечений, запас, текущий прирост.

Далее Рассчитать. Выбирая Высота, Диаметр, Запас, Сумма площадей сечений, Перечет по диаметру, мы видим соответствующие графики, которые мы сохраняем, выбирая при этом на панели инструментов соответствующую кнопку (с изображением графиков ) и выбираем какой график сохранить (при этом после названия файла указываем его расширение « .bmp» ).

На панели инструментов выбираем кнопку Показать отчет. Сохраняем. Результаты расчетов представлены в приложениях

3.2 Имитационное моделирование роста сосновых древостоев (СОСНА)

3.2.1 Краткие теоретические сведения

Программа Sosna 99 позволяет прогнозировать рост конкретного древостоя сосны при естественном росте и в зависимости от интенсивности изреживания при рубках. Программа разработана А.В.Богачевым. В основу положены исследования закономерности роста чистых сосновых древостоев на пробных площадях А.Шваппаха, заложенных в Боярской лесной опытной станции Московской и Воронежской областях. Были выявлены закономерности роста по площади сечения, по высоте, по диаметру, по видовому числу, по запасу, по полноте и по протяженнности крон, степени сомкнутости полога и распределению числа деревьев по ступени толщины. При разработки программы использованы относительные величины и таксационные показатели древостоя. Моделирование происходит с взаимоувязкой их на каждом шаге прогноза и расчитано но равномерное распределение деревьев по площади. Имитационная модель учитывает следующие критерии устойчивости древостоя:

1) по относительной полноте

Р = f (A,H,D,G) < 1

Эта полнота автором названа «лесоводственная». Она не должна быть выше 1. Если выше, то насаждение будет находиться в неустойчивом биологическом состоянии. В этом случае в насаждении снижается сумма площадей сечений – начинается отпад.

2) по относительной протяженности кроны

L_k = H_k / H *100%,

где H_k – протяженность кроны,

H – средняя высота.

Если относительная протяженность кроны ≥ 30%, то древостой имеет благоприятные улловия для роста. Если относительная протяженность кроны < 30%, то древостой находится в состоянии интенсивного изреживания.

3) по отношению среднего диаметра древостоя к его высоте

D / H

Это значение не должно быть меньше 0,8 при средних высотах от 10 до 20 м. При этих условиях древостой находится в благопрятных условиях.

3.2.2 Задание на выполнение работы и результаты обработки данных

Данными для имитационного моделирования является таксационная характеристика исходного древостоя.

I.Естественный рост насаждений.

В этом способе на ЭВМ имитируется естественный рост чистого соснового древостоя, начиная с возраста … и заканчивая в возрасте 80 лет. Период повторяемости отображения прогноза принять равным 10 лет.

II. По «наставлению по рубкам ухода…»

Согласно наставлению рубки ухода проводятся с момента возникновения насаждения и заканчивается за один класс возраста до главной рубки.

В чистых сосновых насаждениях рубки ухода проводятся:

до 10 лет – осветление;

11-20 лет – прочистки;

21-40 лет – прореживание;

41 и выше – проходные рубки.

В этом способе сформировать насаждение от исходного возраста до рубки главного пользования до 80 лет.

Виды рубок ухода, период повторяемости и минимальная сомкнутость до и после изреживания устанавливается в соответствии с наставлениями.

III. По предложению студентов.

В данном варианте необходимо разработать свой способ формирования древостоя, позволяющий получить запас в возрасте 80 лет, не менее указанного для соответствующего класса бонитета. При этом по периодам возможна имитация как естественного роста так и изреженного.

По заданию у нас Iа класс бонитета. В возрасте 80 лет этому классу бонитета соответствует запас 500…530 м³.

На рабочем столе находим ярлык Sosna и запускаем программу. Появляется рабочее окно. Заполняем строки область – Брянская, лесхоз – Учебно-Опытный, лесничество – Опытное, квартал 35, выдел 13, пробная площадь 13. На командной строке задаем команду 1. Заполняем открывшееся окно для ввода исходных данных. Далее Да → Расчитать. Новый период ставим 12, чтобы выйти до десяток. Потом ставим 10, чтобы выйти на 80 лет. Чтобы просмотреть итог в любом возрасте древостоя нужно на командной строке задать команду Итог. Выделив возраст и сделав двойной щелчек левой кнопкой мыши, мы получим картину распределения деревьев по площади по принципу равномерного распределения древостоя. Также можно посмотреть вид сбоку. Итог 80 лет сохраним и выведем на печать. Результаты представлены в приложении 6.

Закрываем программу и открываем заново. Работаем по 1 варианту. Ввводим данные. Если будем изреживать насаждение, то ставим галочку. После рубки нам нужно получить прогноз через 10 лет. Нажимаем Да → Расчитать → % выборки ставим на той ступени, на которой будем проводить рубки ухода → Принять. Появляется характеристика насаждения после рубки. Далее Продолжить прогноз. Запас можно посмотреть по итогам. Результаты представлены в приложении 7.

Вводим данные → на командной строке задаем команду 2 → вводим исходные данные → Да → Расчитать → вводим % выборки → Принять → Продолжить расчеты → Новый период ставим 12, чтобы догнать до десятка → Продолжить прогноз → Новый период меняем на 10 лет → Произвести изреживание → Продолжить изреживание → ставим % выборки → Принять. Результаты представлены в приложении 8.

Вводим данные → . на командной строке задаем команду 2 → ставим галочку что насаждение будет изрежено → Да → Расчитать → ставим % выборки (в нашем случае 45,45,50,50) → Принять → Продолжить расчеты → Новый период ставим 12 → Продолжить прогноз → Новый период ставим 10 → Продолжить прогноз → Продолжить прогноз → Произвести изреживание → Продолжить изреживание → Продолжить изреживание → ставим % выборки (в нашем случае 35,35,35,35) → Принять → снять галочку Произвести изреживание → Продолжить прогноз. Мы получили результат формирования древостоя по прдложению студента, а именно автором этой работы, позволяющий получить запас в возрасте 80 лет при Iа классе бонитета с запасом 500…530 м³. Результаты представлены в приложении 9.

3.3 Атоматизация материально-денежной оценки лесосек

3.3.1 Краткие теоретические сведения

В соответствии с «Наставлением по отводу и таксации лесосек в лесах РФ» (1993г.) и правилами отпуска леса на корню в лесах страны выполнение этих работ возложена на работников лесного хозяйства. Объемы таких работ ежегодно составляют около 1 млн. га. Для автоматизации задачи по материально-денежной оценки лесосек (МДОЛ) привлекались программы и специалисты лесного хозяйства в научно-исследовательских институтах, вузах на лесоустроительных предприятиях. В настоящее время имеется множество вариантов программ для решения задачи по МДОЛ. Приведем некоторые из них.

I. Разработка ЛенНИИЛХ.

Первые разработки по автоматизации МДОЛ появились в 1960г. Разработка совершенствовалась с развитием технических средств и программного обеспечения. В последней версии МДОЛ вычисляется распределение деловой древесины по сортиментам, выход дров из кроны, число деревьев на 1 га, распределение пней по диаметрам, итоги оценки лесосек по лесхозу и области за квартал или текущий год.

Программный комплекс реализует следующие методы таксации лесосек:

1. сплошной и ленточный перечеты, круговые площадки постоянного радиуса;

2. круговые площадки без перечета на узких лентах;

3. по материалам лесоустройства.

Версия эксплуатируется в северо-западных областях европейской части России.

II. Разработка ВНИИЛМ.

Первый комплекс разработан в 1985 году. Он позволяет получить все необходимые документы для выписки лесорубочного билета. Обрабатывают следующие способы лесосек:

1. сплошной и ленточный перечеты;

2. круговые площадки с лентами перечета;

3. линейная выборка;

4. по материалам лесоустройства.

По каждому из способов отвода выдаются итоговые материалы по одинаковой форме: общий запас; запас крупной, средней и мелкой деловой древесины; дров, отходов; запас дров из кроны; стоимость в деньгах; характеристика подроста при его наличии; а также способы очистки лесосек и их лесовосстановления.

III. АРМ «Лесопользование».

Разработан МарГТУ. Начало разработки заложено в Киеве. Комплекс решает задачи информационных потоков на трех уровнях:

1. уровень «агентства лесного хозяйства субъекта РФ». На этом уровне комплекс формирует копию программ для лесхозов (устанавливается нормативная база, цены, налоговые отчисления, форма учета) и осуществляет прием информации от лесхозов по установленным формам;

2. уровень «лесхоз». На этом уровне формируется копия комплекса для отдельного лесничества; решается задача приема информации от лесничеств, арендаторов; обрабатывает и подготавливает информацию для передачи в агентство;

3. уровень «лесничества». АРМ этого уровня предназначена для работы с программой МДОЛ. Подготавливает формы отчета и передает информацию в АРМ уровня «лесхоз».

3.3.2 Задание на выполнение работы и результаты обработки данных

Используя АРМ лесопользования уровня «лесничества», рассчитаем МДОЛ по следующим методам таксации лесосек:

1. Сплошной перечет (исходными данными являются показатели ведомости перечета приложение ).

2. По материалам лесоустройства (исходными данными является таксационная характеристика спелого насаждения).

На рабочем столе находим ярлык МДОЛ и открываем программу. Появляется рабочая заставка.

Рассчитаем МДОЛ по методу сплошного перечета. На командной строке выбираем команду Информация → Метод сплошного перечета. Появляется карточка для ввода исходных данных. В верхнем левом углу введем номер ведомости 100. Вводим остальную информацию: квартал 35, выдел 13, делянка 13, год 2007, группа лесов 2, район Медведевский, защитность эксплуатационные II группы, вид хозяйства мягколиственное, вид пользования главное, рубки сплошные, эксплуатационная площадь 0,75га. В данном случае характеристика подроста не вводится. Нажимаем ОК. Выбираем и вводим лесные культуры. Также вводим способ очистки – сбор порубочных остатков в кучи со сжиганием их в пожаробезопасное время. Удаленность ставим до 9км. Таблица таксации 1. Ниже можно вводить цены. В строку Перечет произвел введем свою фамилию и инициалы. Далее ОК → Да. Появляется окно для ввода данных. При вводе нужно знать разряд высот по породе береза. Управление → Расчитать разряд высот. После ввода диаметр и высот из ведомости перечета приложения, нажимаем Расчитать. Компьютер выдает средние величины, определяется разряд Iа. Нажимаем Выход → Управление → Добавить → ОК. Согласно ступени толщины из ведомости перечета вводим деловую и дровяную древесину. Аналогично вводим другую породу ель. Также определяем разряд высот и вводим количество деловой и дровяной древесины. После ввода всех пород задаем команду Управление → Расчет. Получаем результат материально денежной оценки. Сохраняем - кнопка Esc. Появляется окно «Специфика печати». Под файлом ставим курсор и задаем имя файла, которое должно содержать не более 8 символов _ _ _ _ _ _ _ _ .txt Далее ОК. Этот сохраненный файл мы можем найти на диске С в папке IT → arm lp → наш файл. При командах Управление → Лесорубочный билет, Управление → Выход сортиментов (объем) и Управление → Выход сортиментов (деньги) мы получим соответствующие документы, которые аналогичным образом сохраняем. Полученные четыре документа мы выводим на печать. Они представлены в приложениях

Рассчитаем МДОЛ по материалам лесоустройства. Исходные данные берем из таксационного описания ( приложение ). Для этого запускаем заново программу. На командной строке выбираем команду Информация → Расчет по материалам лесоустройства. Форма ввода похожа на предыдущую. Вводим свои данные. Вводим по коэффциентам состава, потом вводим все породы. Далее Управление → Расчет. Получаем МДОЛ по материалам лесоустройства. Результаты сохраняем и выводим на принтер. Полученные документы представлены в приложениях

3.4 Автоматизация расчетов результатов измерений на пробной площади

3.4.1 Краткие теоретические сведения

Для исследования леса как статистически устойчивой системы используют метод пробных площадей. Пробные площади являются основным источником первичной информации, в первую очередь для научных исследований. В лесном хозяйстве пробные площади закладываются для решения ряда задач:

1. изучение хода роста насаждения;

2. изучение товарной и сортиментной структуры;

3. обоснование возраста спелости и возраста рубки древостоя;

4. для изучения эффективности лесохозяйственных мероприятий;

5. для установления признаков дешифрирования аэрофотоснимков;

6. исследование лесовозобновления;

7. для тренировки персонала и др.

Пробные площади подбираются и закладываются в соответствии с ОСТ56-69-83 «Пробные площади лесоустроительные. Метод закладки».

I. Программа «Проба», разработанная ЛенНИИЛХ (1983г.). Используют эту программу для северо-западного региона России.

II. Программа «Проба», разработанная Поволжским лесоустроительным предприятием в1992г.

Недостатки этих программ:

• программное обеспечение устарело;

• разработаны для разных ЭВМ;

• создаваемые базы данных пробных площадей несовместимы;

• файлы исходных данных не сохраняются.

III. «Проба 99». Первоначально была разработана на кафедре лесной таксации Украинской СХА (1982г.). В 1982, 1996, 1999 гг. она перерабатывалась и усовершенствовалась МарГТУ .

Имеет следующие программные модули:

• ввод результатов измерений на пробной площади по элементам леса и модельным деревьям;

• расчет результатов измерений;

• статистический анализ товарной структуры модельных деревьев и расчет товарных таблиц;

• статистики модельных деревьев.

IV. «Товаризация пробных площадей», разработана в МарГТУ (1993г.) Программа использует среду управления базами данных FoxPro. Требует около 1мБ на диске или около 300кБ оперативной памяти. Внешне программа представляе собой систему меню выбора, окон ввода и информационных окон, с помощью которых она взаимодействует с пользователем.

Алгоритм пакета программ реализован в соответствии с ОСТ 56-69-83 с дополнеиями.

Определение средней высоты реализовано в виде пользовательской функции, вызываемой программой расчета. Передаваемыми параметрами являются средний диаметр и порядковый номер элемента леса. Для расчета этих параметров программа использует замеры высот и диаметров модельных деревьев. Математическая модель кривой высот имеет вид:

H = a * arctg (d/b),

где а и b – параметры модели или коэффициенты;

d – таксационный диаметр, см;

H – высота древостоя (дерева), м.

Для расчета параметра b используется метод половинного сечения, параметра а – метод подстановки. После нахождения а и b вычисляется средняя высота для соответствующего диаметра. Разряд высот элемента леса определяется по таблицам разрядов высот по древесной породе средней ступени толщины и высоте.

Данная модель удовлетворяет требованиям, предъявляемым к функециям, используемым для описания закономерностей роста растений.

3.4.2 Задание на выполнение работы и результаты обработки данных

На рабочем столе находим ярлык Проба и открываем программу. Появляется рабочее окно Товаризация пробных площадей. В командной строке выбираем Программы → Журнал карточки таксации. Щелкнув правой кнопкой мыши по окну, добавляем строку.

Вводим общие данные ( квартал 35, выдел 13 и т.д.).

Вводим Элементы леса. Добавляем строку и вводим породу и соответствующее ей происхождение. Результаты измерений вводим из ведомости перечета. В данном случаи для березы три значения, а именно для 20 ступени толщины высоты 23,1, 23,3, 24,5. Аналогично для ели 16 ступени толщины высоты 13,1, 15,0, 12,0.

Вводим данные перечета из ведомости перечета ( приложение ). Вводим Подрост, подлесок.

Для получения результатов работы делаем щелчек по команде Карточка, выбираем общую характеристику. Компьютер выдает Таксационную характеристику. Потом команда Карточка, выбираем Товарную структуру и Сортиментную структуру. Компьютер выдает эти характеристики. Полученные данные можно сохранить и вывести на печать.

Наши полученные данные представлены в приложениях

3.5 Географическая информационная система «ЛесГИС»

3.5.1 Краткие теоретические сведения

В лесном хозяйстве до появления гистехнологий использовались и продолжают использоваться две базы данных: таксационная и картографическая.

Таксационная база представлена всевозможными лесоучетными таблицами и ведомостями, характеризующими лесной фонд, а также повыдельной таксационной характеристике насаждений и других земель. Картографическая база представлена в виде планшетов, планов и схем.

Возросшие требования о достоверности и оперативности информации в лесном фонде обусловили необходимость перехода на передовые технологиии при ее сборе и последующем использовании. Такимим технологиями являются современные автоматизированные системы, позволяющие соединить несколько баз данных и в первуя очередь таксационную и картографическую.

В ГИС картографическая база несет графическую информацию о пространственном размещении объектов, полученную на топографической основе в заданной системе координат. Таксационная база дает подробную информацию по характеристике объектов.

Составляющей частью ГИС являются системы ввода информации, управления и обработки данных, вывода информации.

ИПК «ЛесГИС» – это информационно-програмный комплекс, разработанный западносибирским лесоустроительным предприятием для лесного хозяйства. Работает среди Windows 95 и выше. Основой совмещенной базы данных служит программа MapInfo и прикладные программы предприятия. На базе ИПК «ЛесГИС» создаются лесные цифровые карты, совмещенные с таксационной базой данных.

Для работы с системой «ЛесГИС» требуются следующие минимальные технические средства:

1. ПК не ниже Pentium II,

2. ОЗУ 128 Мb,

3. Жесткий диск 10 Gb МДД,

4. Видеокарта 16 Мb,

5. Дисковод для дискет,

6. Монитор не ниже 15 дюймов,

7. Цветной принтер.

В состав ИПК «ЛесГИС» входят программа MapInfo Professional, программы LesGIS, MDOL, УЛФ, пакет программ государственного учета лесного фонда (ППГУЛФ). Наиболее распространенными ГИС в отрасли являются MapInfo, WinGIS, Topol v.3.0. (для лесоустройства), Topol L (для лесхоза), ГеоГраф.

3.5.2 Задание на выполнение работы и результаты обработки данных

Запускаем программу ( ярлык MapInfo Professional). Появляется окно → Отмена → ОК. Появляется рабочее окно. В командной строке выбираем Программы → Запустить программу MapBasic → переходим на диск С → Program Files → MapInfo → LesGis BGITA → LesGis V20 65 → загрузилась электронная карта. Окно Лесхоз → ОК → ждем загрузки → появляется система контроля доступа → вводим имя пользователя Администратор → вводим пароль 159 → Вход.

Выбираем квартал с помощью кнопки (с изображением румба) на панели инструментов. С помощью кнопок на панели инструментов можно поместить квартал в центре (кнопка руки), убирать раскраску выделов (кнопка голубой шар), убирать номер квартала (кнопка N) и номера выделов, промерить длину просеки (кнопка линейка), получить таксационную характеристику выдела, ведомость материально-денежной оценки лесосеки.

Сохраняем картографию Файл → Экспорт окна → Сохранить..

Результаты измерений по кварталу №23 выделу №3

1 – 2 длина линии 147,68м

румб 87° 16’ СВ

2 – 3 длина линии 93,78м

румб 87° 8’ СВ

3 – 4 длина линии 33,34м

румб 32° 34’ ЮВ

4 – 5 длина линии 21,07м

румб 38° 59’ ЮВ

5 – 6 длина линии 17,18 м

румб 15° 15’ ЮВ

6 – 7 длина линии 19,20м

румб 26° 33’ ЮЗ

7 – 8 длина линии 29,05м

румб 59° 18’ СЗ

8 – 9 длина линии 16,24м

румб 35° 13’ СЗ

9 – 10 длина линии 19,52м

румб 53° 7’ ЮЗ

10 – 11 длина линии 22,21м

румб 71° 33’ ЮЗ

11 – 12 длина линии 29,04м

румб 36° 15’ СЗ

12 – 2 длина линии 52,30м

румб 37° 43’ СЗ

Разработка ИВЦ «Марилес»: МДОЛ реализована на базе ПЭВМ IBM, совместимых в среде СУБД dBASE 3 PLUS. Первые разработки программ были недоступны широкому кругу специалистов лесного хозяйства.

Из всех программ по МДОЛ наиболее приемлемой, в практическом смысле, оказалась разработка ИВЦ «Марилес». Её достоинства: наглядность, надежность, удобный и наглядный интерфейс пользователя. Недостатком программы является реализация минимального числа методов таксации лесосек (сплошной и ленточный перечеты) и отсутствие статистической отчетности. В данном курсовом проекте расчет МДОЛ ведется по разработке ИВЦ «Марилес».

Исследователь может оценить естественный пост древостоев и в диалоге принять стратегию изреживания – имитировать рубки ухода. Имитация изреживания позволяет сформировать сосновый древостой с наибольшим запасом к возрасту главной рубки. Пользователь может вернуться к начальному шагу роста при не удовлетворительных результатах роста древостоя.

Рубки ухода за лесом являются одним из важнейших лесохозяйственных мероприятий. Рубками ухода достигаются:

- улучшение породного состава;

- повышение качества и устойчивости древостоев;

- сокращение сроков выращивания древесины;

- усиление полезных свойств и функций леса.

2. Результаты формирования насаждения

Имитатационная модель «Сосна» реализована на алгоритмическом языке TURBO – BASIK. Для запуска программы необходимо в командной строке набрать имя программы – “SOSNA 99”. После запуска прграммы пользователь ведет диалог с ПК, отвечает на поставленные вопросы.

В результате имитации рубок ухода неоходимо получить наибольший запас 80 лет.

Варианты имитации берем исходя из рекомендации С Н Сенова, С В Белова.

В таблицах приведены имитации роста сосновых древостоев, произрастающих на территории Учебно-опытного лесхоза.

Заключение

Выполненная курсовая работа по дисциплине «Информационные технологии» обобщает накопленные знания по информационным технологиям в лесном хозяйстве и ландшафтном строительстве.

В настоящее время с постоянным усовершенствованием вычислительных технологий и программных комплексов внедрение их в отрасль лесного хозяйства и ландшафтного строительства необходимо и неизбежно. Поэтому нам как будущим специалистам необходимо знать, уметь и широко применять новейшие технологии.

В курсовой работе были составлены таблицы хода роста с помощью программы MICHXOD, формирование высокопродуктивных насаждений с использованием программы «Сосна», выполнена материально-денежная оценка лесосек с помощью «МДОЛ», рассчитана таксационная характеристика древостоя элемента леса пробной площади с помощью программы «Proba» и получены навыки работы с ИПК «ЛесГИС». В результате работы с этими программами были получены соответствующие графики и таблицы.

Заключение

В настоящее время с постоянным усовершенствованием вычислительных технологий и программных комплексов внедрение их в отрасль лесное хозяйство необходимо и неизбежно. Поэтому нам как будущим специалистам лесного хозяйства необходимо знать, уметь и широко применять новейшие технологии для лесного хозяйства. Это позволит сделать отрасль более совершенной, а ведение хозяйства более интенсивным. Сделать информацию по лесному хозяйству доступной и более точной. Уменьшить нагрузку на лесоустроительные предприятия при расчетах. В итоге это позволит принимать более оптимальные решения в отрасли, направленные на сохранение и преумножение лесных запасов России.

Выполненный курсовой проект и дисциплина «Информационные технологии» обобщают накопленные знания студентов по информационным технологиям в лесном хозяйстве и ландшафтном строительстве.

Было рассмотрено состояние информатизации в лесном хозяйстве. Было изучено моделирование динамики таксационных показателей древостоя элемента леса с помощью программы «Michxod», формирование высокопродуктивных насаждений с использованием программы «Сосна», выполнена материально-денежная оценка лесосек с помощью «МДОЛ», рассчитана таксационная характеристика древостоя элемента леса пробной площади с помощью программы «Proba» и получены навыки работы с ИПК «ЛесГИС». В результате работы с этими программами получены соответствующие таблицы, графики и рисунки.

Также были получены теоретические сведения о развитии, основных направлениях и проблемах информатизации в лесном хозяйстве.

ВВЕДЕНИЕ

Для правильного проектирования объектов ландшафтной архитектуры нужно знать современные методы и инструменты. Экономию времени при создании объектов озеленения можно обеспечить, используя средства вычислительной техники и автоматизированные системы.

Под автоматизацией понимается «применение технических средств, математических методов и систем управления, освобождающих человека частично или полностью от непосредственного участия в процессе получения, преобразования, передачи и использования энергии» – все это сейчас получило название «информационные технологии».

В отрасли уже накоплен значительный опыт применения математических методов, средств ЭВМ, информационных систем. Но тем не менее все равно не хватает программного обеспечения для выполнения различных видов работ. Существующие программы обладают рядом недостатков и не всегда отвечают предъявляемым им требованиям.

Изучение дисциплины в целом, и, в частности, выполнение курсовой работы, направлены на повышение уровня подготовки специалистов лесного хозяйства в области информатизации отрасли.

Целью данной работы является закрепление накопленных знаний и практических навыков по информационным технологиям в лесном хозяйстве и ландшафтном строительстве.

Брянская государственная инженерно-технологическая

академия

Кафедра лесоустройства

Пояснительная записка

к курсовой работе по дисциплине:

«Информационные технологии в ландшафтном строительстве»

Автор работы Пучек А.В.

Группа СПС-401 № зачетной книжки 03023

Специальность 250203 «Садово-парковое и ландшафтное строительство»

Обозначение работы КР-2068029-250203-023-07

Руководитель работы: Устинов М.В.

Работа защищена ____________ дата _________________оценка

Члены комиссии________________________________________

(подпись, дата, инициалы, фамилия)

________________________________________

(подпись, дата, инициалы, фамилия)

Брянск 2007

Список использованной литературы

1. Информационные технологии в лесном хозяйстве: Методические указания к выполнению курсовой работы студентов лесохозяйственного факультета очной формы обучения по специальности 260400 «Лесное хозяйство». – Брянск: БГИТА, 2005.- 26с.

2. Лесной кодекс РФ, 2901.1997 №22-ФЗ.- М.: 1997г.

3. Черных, В.Л. Автоматизированные системы в лесном хозяйстве: Учебное пособие/ Черных В.Л.- Йошкар-Ола: МарГТУ, 1995.–135 с. ISBN 5-8158-0136-7

4. Черных, В.Л. Информационные технологии в лесном хозяйстве: Учебное пособие/ Черных В.Л., Сысуев В.В.- Йошкар-Ола: МарГТУ, 2000. – 378 с. ISBN 5-8158-0041-4

Содержание

ВВЕДЕНИЕ………………………………………… ………………………….

Общая часть……………………………………………………………………..

1 Краткая характеристика естественноисторических условий

Учебно-опытного лесхоза…………………………………………………..

1.1 Местонахождение и структура лесхоза…………………………………..

1.2 Природно-климатические условия………………………………………..

1.3 Характеристика лесного фонда…………………………………………....

1.4 Экономическая характеристика района…………………………………..

Специальная часть …………………………………………………………….

2 Состояние автоматизации отрасли садово-паркового и

ландшафтного строительства………………………………………………

Расчетная часть………………………………………………………………..

3.1 Моделирование хода роста древостоя элемента леса (Michxod)……….

3.1.1 Краткие теоретические сведения………………………………………

3.1.2 Задание на выполнение работы и результаты обработки данных…..

3.2 Имитационное моделирование роста сосновых древостоев (СОСНА)..

3.2.1 Краткие теоретические сведения………………………………………

3.2.2 Задание на выполнение работы и результаты обработки данных…..

3.3 Автоматизация материально-денежной оценки лесосек……………....

3.3.1 Краткие теоретические сведения……………………………………...

3.3.2 Задание на выполнение работы и результаты обработки данных…..

3.4 Автоматизация расчетов результатов измерений на пробной площади..

3.4.1 Краткие теоретические сведения………………………………………

3.4.2 Задание на выполнение работы и результаты обработки данных…..

3.5 Географическая информационная система «ЛесГИС»…………………

3.5.1 Краткие теоретические сведения……………………………………..

3.5.2 Задание на выполнение работы и результаты обработки данных…..

Заключение………………………………………………………….

Список использованной литературы…………………………………………